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ESCOAMENTOS, REGIME LAMINAR E TURBULENTO Fenômenos Difusivos Prof. Eng. Marcelo Silva, M. Sc.

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1 ESCOAMENTOS, REGIME LAMINAR E TURBULENTO Fenômenos Difusivos Prof. Eng. Marcelo Silva, M. Sc.

2 TÓPICOS DA AULA Regime Laminar e Turbulento Número de Reynolds

3 CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS Permanente ou Estacionário. Transitório ou Não Permanente.

4 CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS Uniforme Variado ou Não Uniforme

5 CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS IncompressívelCompressível

6 CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS Viscoso Não- viscoso

7 CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS LaminarTurbulento

8 TENSÃO CISALHANTE E A VISCOSIDADE

9 REGIME LAMINAR Ocorre quando as partículas de um fluido movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, apresentando lâminas ou camadas (daí o nome laminar) cada uma delas preservando sua característica no meio. No escoamento laminar a viscosidade age no fluido no sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência. Este escoamento ocorre geralmente a baixas velocidades e em fluídos que apresentem grande viscosidade.

10 REGIME TURBULENTO Ocorre quando as partículas de um fluido não movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, ou seja as partículas descrevem trajetórias irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência de quantidade de movimento entre regiões de massa líquida. Este escoamento é comum na água, cuja a viscosidade é relativamente baixa.

11 VISUALIZAÇÃO DE ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO EM TUBOS FECHADOS

12 O NÚMERO DE REYNOLDS O número de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro irlandês. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade.

13 NÚMERO DE REYNOLDS EM TUBOS Escoamento Laminar. Re 2000 Escoamento de Transição < Re < 2400 Escoamento Turbulento. Re 2400 ρ = massa específica do fluido μ = viscosidade dinâmica do fluido μ = viscosidade dinâmica do fluido v = velocidade do escoamento v = velocidade do escoamento D = diâmetro da tubulação D = diâmetro da tubulação

14 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01 Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água com uma velocidade de 0,05m/s.Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água com uma velocidade de 0,05m/s. Considere μ = 1,0030 × 10 3 Ns/m²Considere μ = 1,0030 × 10 3 Ns/m² 02 Determine o número de Reynolds para uma aeronave em escala reduzida sabendo- se que a velocidade de deslocamento é v = 16 m/s para um voo realizado em condições de atmosfera padrão ao nível do mar ( ρ = 1,225 kg/m³). Considere c = 0,35 m e μ = 1,7894x10 -5 kg/ms.Determine o número de Reynolds para uma aeronave em escala reduzida sabendo- se que a velocidade de deslocamento é v = 16 m/s para um voo realizado em condições de atmosfera padrão ao nível do mar ( ρ = 1,225 kg/m³). Considere c = 0,35 m e μ = 1,7894x10 -5 kg/ms. 03 Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água com uma velocidade de 0,2m/s.Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água com uma velocidade de 0,2m/s.

15 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 04 Um determinado líquido, com densidade igual a 1200 kg/m³, escoa por uma tubulação de diâmetro 3 cm com uma velocidade de 0,1m/s, sabendo-se que o número de Reynolds é 9544,35. Determine qual a viscosidade dinâmica do líquido.Um determinado líquido, com densidade igual a 1200 kg/m³, escoa por uma tubulação de diâmetro 3 cm com uma velocidade de 0,1m/s, sabendo-se que o número de Reynolds é 9544,35. Determine qual a viscosidade dinâmica do líquido. 05 Acetona escoa por uma tubulação em regime laminar com um número de Reynolds de Determine a máxima velocidade do escoamento permissível em um tubo com 2 cm de diâmetro de forma que esse número de Reynolds não seja ultrapassado. viscosidade da acetona = 0,326 × 10 3 Pa.s, densidade = 791 kg/m³Acetona escoa por uma tubulação em regime laminar com um número de Reynolds de Determine a máxima velocidade do escoamento permissível em um tubo com 2 cm de diâmetro de forma que esse número de Reynolds não seja ultrapassado. viscosidade da acetona = 0,326 × 10 3 Pa.s, densidade = 791 kg/m³ 06 Benzeno escoa por uma tubulação em regime turbulento com um número de Reynolds de Determine o diâmetro do tubo em mm. Sabendo-se que a velocidade do escoamento é de 0,2m/s. viscosidade do benzeno = 0,64 × 10 3 Pa.s, densidade = 879 kg/m³Benzeno escoa por uma tubulação em regime turbulento com um número de Reynolds de Determine o diâmetro do tubo em mm. Sabendo-se que a velocidade do escoamento é de 0,2m/s. viscosidade do benzeno = 0,64 × 10 3 Pa.s, densidade = 879 kg/m³

16 CAMADA LIMITE

17

18 EXEMPLO 01 Determinação do perfil (distribuição) de velocidade para um escoamento laminar estabelecido e permanente, de um fluido newtoniano, em um duto horizontal e seção circular de diâmetro constante.

19 SISTEMA E VOLUME DE CONTROLE

20 VAZÃO E FLUXO DE MASSA

21 EXEMPLO 02

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23 EXEMPLO 03

24 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA Material Didático do Prof. e M.Sc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues. PROF. MARCELO SILVA, M. SC.24


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